本书主要介绍了在旋流扶正器导流下油井环空螺旋衰减流场的实验研究方法与相关理论,以及旋流扶正器结构设计理论,旋流扶正器井下间距设计方法、注水泥顶替实验研究方法,螺旋流顶替施工设计方法等,并介绍了油田应用案例。
目前,在油气井固井注水泥顶替方面利用旋流扶正器的导流作用实现螺旋流顶替的方式越来越多,但国内外对其理论与实际应用方法的研究很不成熟。现场使用旋流扶正器大多凭借经验,缺乏理论依据和行业标准。对旋流扶正器导流作用下的环空螺旋流场的相关研究就是在这一背景下展开的。本书主要是笔者在西南石油大学完成的博士论文和在中国石油化工集团公司西南石油局、西南油气分公司博士后工作站所完成的研究成果基础上编写成的。全书共7章,第1章评析文献中关于注水泥顶替理论与方法研究现状、存在的问题和研究难点;第2章介绍螺旋流场实验研究方法;第3章介绍螺旋流场流动基本规律的实验研究成果;第4章和第5章介绍旋流扶正器结构的优化设计理论及其井下应用方法;第6章介绍注水泥顶替实验方法和顶替实验研究成果,包括轴向流顶替和螺旋流顶替,规则井眼、不规则井眼的顶替。第7章介绍现场应用实践案例。其中第1章至第6章由舒秋贵编写,第7章由罗德明编写。全书由舒秋贵统稿。
本书的实验分为两部分,关于螺旋流场基本规律的实验研究是在西南石油大学固井实验室完成的。特别感谢我的博士生导师刘崇建教授,虽然恩师已故,但他的敬业精神、严谨的治学风格、精深的学术造诣,以及对我的谆谆教诲,仍激励我奋然前行。在博士论文撰写阶段,刘孝良副教授、陈英老师也给予了大力支持,在此一并表示感谢。不规则井眼螺旋流顶替实验是在中国石油化工集团公司西南石油局、西南油气分公司博士后工作站期间完成的,特别感谢指导老师徐进局长、罗德明高级工程师、曾桂元高级工程师,西南石油大学博士生导师郭小阳教授,西南固井分公司姚勇、焦健芳、邓天安,中国石油化工集团公司西南石油局钻井研究院张建同志及其他相关技术人员给予的帮助。同时感谢研究生付纷纷和谢丽萍同学为本书的资料收集及整理做出的努力。
前言
第1章 绪论
1.1 螺旋流在油气井固井中的应用背景
1.1.1 轴向流顶替理论与技术现状
1.1.2 螺旋流与注水泥顶替
1.1.3 小结
1.2 环空螺旋衰减流场研究的必要性
1.3 螺旋衰减流研究难点
1.3.1 螺旋衰减流场理论求解非常困难
1.3.2 相似模拟三维流场测速难度非常大
1.4 主要内容与研究方法
第2章 小尺寸环空螺旋流场测速方法
2.1 螺旋流场实验装置设计
2.1.1 测点设置
2.1.2 测试内容及方法
2.2 测速方法
2.2.1 轴向速度测量
2.2.2 周向速度测试方法
第3章 在旋流扶正器作用下的环空螺旋流场
3.1 实验介质
3.2 环空螺旋流场
3.2.1 轴向速度
3.2.2 旋流衰减规律
3.2.3 周向速度
3.2.4 螺旋流场阻力损失研究
3.3 本章小结
第4章 高效导流旋流扶正器结构研究
4.1 旋流扶正器国内外研究现状
4.2 新型高效导流旋流扶正器结构设计与评价
4.2.1 新型高效导流旋流扶正器结构设计
4.2.2 旋流扶正器导流能力评价
4.2.3 准人性与导流效果的综合分析
4.3 本章小结
第5章 旋流扶正器井下间距设计
5.1 旋流扶正器安放设计理论研究
5.1.1 幂律流体的相关研究
5.1.2 宾汉流体的相关研究
5.1.3 应用示例
5.2 本章小结
第6章 顶替实验研究
6.1 注水泥顶替实验技术的发展
6.1.1 顶替实验装置与顶替实验方法
6.1.2 评价
6.2 顶替实验方法与顶替装置设计
6.2.1 顶替效率实验方法
6.2.2 顶替实验装置设计
6.2.3 顶替装置结构
6.2.4 对顶替实验装置的评价
6.3 顶替实验研究
6.3.1 实验介质设计
6.3.2 实验步骤
6.3.3 实验结果与分析
6.4 本章小结
第7章 螺旋流顶替技术应用案例与分析
7.1 螺旋流顶替技术在回接固井实践中的验证
7.1.1 案例1:元坝121井Ф193.7mm套管回接固井
7.1.2 案例2:阆中1井Ф193.7mm套管回接固井
7.1.3 河飞302井Ф177.8mm套管回接固井
7.1.4 小结
7.2 川科l井Ф177.8mm尾管固井
7.2.1 固井难点分析
7.2.2 固井技术措施
7.2.3 质量评价
7.3 在川西水平井固井中的应用
7.3.1 川西水平井概况
7.3.2 川西沙溪庙组水平井固井
7.4 本章小结
参考文献
附录A 附表
附录B 附图